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      光大證券-電力設備新能源行業動力電池新技術展望系列報告一:復合集流體技術前景廣闊,PET銅鋁箔產業化進程開啟-211108

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      日期:2021-11-08 22:12:53 研報出處:光大證券
      研報欄目:行業分析 殷中樞,郝騫,黃帥斌  (PDF) 5 頁 574 KB 分享者:szz****ao 推薦評級:買入
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      研究報告內容
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        電解銅箔存在容量降低、電池熱失控等安全隱患。http://www.hibor.com.cn【慧博投研資訊】在鋰電池行業中,目前主流采用的負極集流體為厚度6-9um左右的純銅電解銅箔。http://www.hibor.com.cn(慧博投研資訊)電池充放電使用過程中,負極材料體積也隨之變化,作為負極集流體的銅箔也會不斷拉伸收縮,負極材料可能脫落引起容量降低,性能下降,電阻增加,產熱增加等安全隱患。另外,電池由于枝晶生長、外力等原因受損引起熱失控后,存在電池爆燃的安全風險。復合集流體就像一個保險,針刺后針刺位點迅速斷開,從而保證了電池的安全。

        PET復合鋁膜和銅箔是傳統鋰電池集流體(鋁箔和銅箔)的良好替代材料。其中復合鋁膜是傳統鋁箔厚度的1/2,且重量更輕;復合銅膜是傳統銅箔厚度的3/4,同樣重量更輕。對鋰電池能量密度提升,安全性提升,成本降低具有重要的意義,市場前景廣闊。并且該技術具備較大的普適性,復合銅箔、鋁箔等其他復合膜材料也能使用該技術。

        復合銅箔是在厚度4~6微米的塑料薄膜表面先采用真空沉積銅的方式,制作一層約50-80納米的金屬層,將薄膜金屬化,然后采用水介質電鍍的方式,將銅層加厚到1微米,復合銅箔整體的厚度在5~8微米之間,來代替傳統的電解銅箔。PET復合銅箔能節省約2/3的銅,顯著降低材料成本,實現量產后進一步擴大電芯的降本空間。

         PET復合銅箔和傳統銅箔相比,具有4大優點:

        1、高安全:復合銅箔中間的塑料隔膜層可以大大提高電池的燃燒安全性。

        2、高比容:同等情況下,銅的用量只有原來的1/3~1/5,部分銅替換成塑料,帶來電池重量的減輕,從而增加電池的能量密度;

        3、長壽命:減少金屬收縮引起的活性物質脫落,能提升電池循環壽命;

        4、強兼容:適用于鋰電池的環境。

        技術與工藝

        復合集流體的難點在于有機高分子和無機金屬的緊密復合。關鍵工藝主要可分為兩步,第一步真空磁控濺射,采用PVD(物理氣相沉積)方法在4.5um厚度的PET表面濺射一層幾十nm的金屬,第二步再采用離子置換的方法增厚表面的金屬層,形成的銅厚度約900nm。

        PVD工藝是復合集流體技術的關鍵,目前的工藝有三種,磁控濺射、電子束蒸鍍、熱蒸鍍。PVD技術在半導體領域應用已經較為成熟。

        離子置換與傳統電鍍的方法具備技術相通性,只是藥液成份較為簡單、只涉及銅一種重金屬。

        電鍍設備國內以東威科技等企業為代表,該步驟與傳統銅箔企業的電解鍍銅工藝具有較大程度的相通性。東威科技是國內精密電鍍設備龍頭,主要產品為PCB電鍍專用設備及其配套設備、通用五金類電鍍設備。

        PET鍍銅與傳統銅箔工藝相比,工藝優點主要有:

        1、工藝流程大大縮短,采用真空鍍膜工藝形成膜面作為陰極,可直接在離子置換設備中反應,且真空工序無污染,銅箔的溶銅電解工藝同樣有污染物排放;

        2、采用新型的藥劑體系,規避了氰化物等劇毒物質,使生產過程的排污量更好,污染物也更容易處理;

        3、抗氧化采用有機抗氧化液,抗氧化直接進行烘干工藝,藥劑進行循環使用。避免了金屬污染物的排放。

        材料與設備公司有望受益

        復合集流體是近年來安全技術的一個重要突破,寧德間接投資的重慶金美從材料設計、設備與工藝、電池應用等多方面形成了核心的技術成果。海外的初創公司Soteria也在該領域進行了專利布局。

        重慶金美新材料是復合膜技術的領導者,具有多項導電復合薄膜的制備工藝及設備的專利,公司由寧德時代間接參股的長江晨道(21.26%)、中國寶安(4.42%)參股(2021年8月)。

        據重慶晨報報道,公司已經與國內多家新能源車輛電池生產企業建立合作關系,成為核心材料供應商,自主研發的高分子復合膜產品成功應用到新能源車輛電池上,并順利通過德國穿刺實驗,進入量產階段。

        據2021年8月公司環評報告,重慶金美計劃在重慶市綦江區擴建“綦江區工業園區A區“電子復合銅膜、復合鋁膜”,自動化設備制造,機器人系統集成項目(一期)”,擴建項目全面建成后,可實現年產3600萬平方米“電子復合鋁膜”及3600萬平方米“電子復合銅膜”,各6條生產線??偼顿Y2.2億元。

        重慶金美原有電子復合鋁膜(MA)400萬平、電子復合銅膜(MC)2400萬平,該項目擴產后,年產量將達到4000萬平電子復合鋁膜(MA)、6000萬平電子復合銅膜(MC)。根據單位GWh電池的膜材料耗用量,我們估算相當于6 GWh的電池產能,未來公司產能有望進一步擴張。

        投資建議

        復合集流體是近年來安全技術的一個重要突破,該技術的使用領域可拓展至復合銅箔、復合鋁箔等其他膜材料,具備較大的降本與提高能量密度的空間。PET銅箔、鋁箔未來幾年產業化進程有望加速,達到電池GWh級別對應的量產規模;但是與傳統鋰電銅箔相比,短中期來看PET銅箔/鋁箔的規模占比仍然較小。建議關注技術變革帶來的投資機會與細分格局優化。

       ?。?)寧德時代間接投資的重慶金美的復合集流體技術與產業化取得較大進展,擴產項目持續推進中,未來有望在電池上得到大規模應用。關注重慶金美(未上市)、寧德時代、東威科技;

       ?。?)傳統銅箔企業具備較強的投資擴產與適應能力,并且PET鍍銅的電鍍工藝與現有工藝具備相通性,且鋰電銅箔近兩年供需緊缺的格局并沒有打破,仍具備量價齊升的業績確定性。關注嘉元科技、諾德股份。

        風險分析:新技術進展不及預期、新能源車產銷不及預期、競爭加劇影響盈利。

        

        

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